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Vorrichtung zur Gegenstromextraktion von vegetabilen oder tierischen
Feststoffen, bestehend aus einer rotierenden Trommel mit mehreren Kammern Es sind
Apparate mit kontinuierlich arbeitenden Einrichtungen zur Gewinnung von Extrakten,
insbesondere vegetabilen Olen und Fetten, bekanntgeworden, in denen das Extraktionsgut
auf endlosen Sieben lagernd langsam bewegt und durch Pumpen mit Lösemittel steigender
Extraktkonzentration von oben berieselt wird. Dabei ist bekannt, das Gut in die
Extraktionsflüssigkeit zu tauchen und durch Schöpfwerke im Gegenstrom zur Flüssigkeit
zu bewegen.
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Dabei ist es unter anderem nicht möglich, Festkörper (also Saat)
vollständig am Durchtritt durch die Schlitze zwischen senkrecht stehenden, rotierenden
Sieben und der Behälterwand zu hindern. Es kann also ein unkontrollierbarer Durchtritt
der einzelnen Phasen stattfinden, wodurch gerade bei Behandlung von feinen Teilchen
die Gefahr besteht, daß der Gegenstrom zwischen Fest- und Flüssigphase erheblich
gestört wird. Dieser unkontrollierbare Durchtritt von Festteilchen von einer Kammer
in die andere kann sehr unerwünschte Störungen hervorrufen. So können beispielsweise
die feinen Teilchen zermahlen und später schwer filtrierbar werden. Sie können auch
breiige Konsistenz annehmen. Reichern sich solche zerquetschten Stoffe im Apparat
an, so kann die Durchsatzleistung durch Verkleben der Filterflächen stark gemindert
werden.
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Weitere Apparate sind bekannt, die mit Extraktionsgut gefüllten Filterkörben
oder Eimern in Ketten hängend, in waagerechter oder senkrechter Bewegungsrichtung,
die wie die Bandausführung mit Lösemittel berieselt bzw. in das Lösungsmittel getaucht
werden.
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Alle diese Systeme erfordern, daß meist ebenso viele Berieselungspumpen
als Konzentrationsstufen angewendet werden, außerdem ein dichtes Gehäuse, in dem
der ganze Mechanismus untergebracht ist. Bedingung für diese Geräte ist ein flüssigkeitsdurchlässig
aufbereitetes Extraktionsgut. Diese Einrichtungen versagen bei Gütern, deren Feinheit
fabrikationsbedingt über den für diese Apparate zulässigen Feinheitsgrad hinausgehen,
wie Reiskleie, Kakao u. dgl., und ohne vorhergehendes Agglomerieren oder Granulieren
nicht oder nicht zufriedenstellend verarbeitet werden können.
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Alle bisher aufgetretenen Nachteile werden durch die Erfindung in
sicherer Weise vermieden.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke be steht bei der Vorrichtung
zur Gegenstromextraktion von vegetabilen oder tierischen Feststoffen, bestehend
aus einer rotierenden Trommel mit mehreren Kammern, durch die das Gut durch Schöpfwerke
bewegt wird, darin, daß die nebeneinanderliegenden Kammern durch radiale Unterteilung
gebildet sind, eine horizontale flüssigkeitsdurchlässige Wand, einen
Schöpfer mit
um 1800 verdrehbarer Offnung, der in ein zur nächsten Kammer führendes Rohr mündet,
eine über die ganze Breite reichende Tasche und eine Offnung, die in Richtung der
strömenden Flüssigkeit jeweils näher am Rand liegt, aufweisen.
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Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf der flüssigkeitsdurchlässigen
Trennwand über deren ganze Breite an der Mündung des Rohres eine Wand angeordnet
ist, die einen Rücklauf für die Flüssigkeit aufweist. Auf diese Weise wird für ein
dauerndes inniges Vermischen von Flüssig- und Festphase gesorgt, wodurch der Extraktionsvorgang
verbessert wird.
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Weiter ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß in der die höchste
Konzentration aufweisenden Teilkammer eine Schöpfeinrichtung vorgesehen ist, die
radial zur Trommelachse in ihrer Höhe einstellbar ist, wobei die Lage der Schöpföffnung
in der Umfangsrichtung der Trommel liegt und mit der Hohlwelle, die als Zuführschnecke
für das Extraktionsgut ausgebildet ist, verbunden ist. Hierbei wird dem stattfindenden
Extraktionsvorgang dadurch besonders Rechnung getragen, daß eine dauernde Umwälzung
der Festphase durch die Flüssigphase, gefolgt von einer Filtration und einem erneuten
Einschütten der trocken gelaufenen Festphase, in die Flüssigphase erfolgt. Der Aufgabe
der Extraktion wird die neue Vorrichtung besonders dadurch gerecht, daß durch die
gesamte Breite der einzelnen Extraktionskammern Filterflächen angeordnet sind, wodurch
der Effekt der Trennung und Vermischung beider Phasen bewerkstelligt wird.
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Weitere konstruktive Merkmale sind aus der nachstehenden Beschreibung
der Apparatur zu ersehen.
tn der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand
in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt, und zwar veranschaulicht
Fig. t den Längsschnitt durch die mit Einbauten versehene, in Hauptkammern unterteilte
drehbare Trommel, Fig. 2 den Schnitt durch das Gehäuse für flüssigkeits- und dampfförmigen
Lösemitteleintritt nach Linie A-B, Fig. 3 den Schnitt durch die erste Hauptkammer
nach Linie C-D, Fig. 4a bis 4h die entsprechenden Schnitte durch die auf die erste
Hauptkammer folgenden weiteren Hauptkammern.
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Das zu extrahierende Gut wird der drehbaren Trommel 1 durch eine
Eintragschnecke2 zugeführt.
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Dabei ist die Trommel 1 durch Trennwände 3 in mehrere nebeneinanderliegende
Hauptkammern 4 a und, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet, bei
4h unterteilt. Jede dieser einzelnen Hauptkammern wird durch eine diese durchziehende
flüssigkeitsdurchlässige WandS in zwei Teilkammern zerlegt, von denen die eine als
Feststoffkammer und die andere als Flüssigkeitskammer dient. Außerdem ist jede Flüssigkeitskammer
mit einer taschenförmigen, am Trommelumfang liegenden Vertiefung 6 versehen, die
über die ganze Breite der Hauptkammer reicht. In jeder Feststoffkammer ist eine
drehbare 5 chöpfeinrichtung 7 vorgesehen, deren Schöpföffnung 8 um die Achse der
Schöpfeinrichtung bis zu 180° verdreht werden kann. Diese Einrichtung dient dazu,
um das Gut von einer Feststoffkammer in die nächstliegende Feststoffkammer zu transportieren,
und zwar durch den an die Schöpfeinrichtung anschließenden Kanal 9. Die Einstellung
des Füllungsgrades dieser SchöpEeinrichtung erfolgt von außen durch Betätigung des
Hebels 10. Da mit der Feststoffmasse ein gewisser Flüssigkeitsanteil mit gefordert
wird, ist zur Verhinderung der Mischung aus der vorhergehenden Kammer mit der nächstfolgenden
Kammer in dieser ein Wehr 11 vorgesehen, wobei der Flüssigkeitsanteil durch die
flüssigkeitsdurchlässige Wand 5 in einen darunterliegenden Auffangkasten 12 in die
vorhergehende Kammer zurückfließt, aus der die Masse stammt. Wenn auch in Fig. 1
die flüssigkeitsdurchlässige Wand 5 in einer Ebene durch die Trommel dargestellt
ist, so ergibt sich aus den dazugehörigen Schnitten nach Fig. 4a bis 4h, d. h. bei
acht Kammern, daß die flüssigkeitsdurchlässige Wand 5 bei jeder folgenden Kammer
um 450 versetzt ist. Dies hat den Vorteil, daß das Drehmoment während einer Umdrehung
der Trommel weitgehend ausgeglichen wird. Dabei wird aber bemerkt, daß das Verfahren
an sich auch durchgeführt werden kann, wenn die flüssigkeitsdurchlässige Wand in
einer Ebene liegend verwendet wird, wie dies in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.
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Das zum Ausziehen des Extraktes dienende Lösemittel wird der Trommel,
die den Masseaustrag bewirkt, durch eineSchöpfeinrichtungl3 über die Hohlwelle 14
der Austragsschnecke 15 zugeführt. Dabei ist die Einrichtung getroffen, daß das
Niveau des zugeführten Lösemittels von Kammer zu Kammer volumenmäßig absinkt, wofür
in den einzelnen Trennwänden 3 die Offnungen 16 dienen, die von der Trommelwand
nach dem Eingangsende zu stets immer einen geringeren Abstand aufweisen.
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Die extrahierte Masse wird aus der letzten Hauptkammer 4h durch die
zugehörige Schöpfeinrichtung 7 der Austragsschnecke 15 zugeführt und in eine fest-
stehende
Kammer 17 entleert, die mit einer Trennvorrichtung, die beispielsweise ein Ixettenförderer
18 sein kann, in offener Verbindung steht.
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Das am meisten Extrakt enthaltende Lösemittel wird aus der ersten
Kammer 4a mittels einer radial zur Trommelachse wirkenden verstellbaren Schöpfeinrichtung
19 durch die Hohlachse 20 der Eintührungsschnecke 2 zwecks Ruckgewinnung des Lösemittels
weitergeleitet.
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Zur Inbetriebsetzung bzw. totalen Entleerung des Apparates sind Umgehungsventile
21 angeordnet, die die jeweilig nebeneinanderliegenden Teilkammern 4 a bis 4h verbinden.
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Die Durchführung des Extraktionsvorganges geht nun in folgender Weise
vor sich: Die Schöpfbecher 7 entnehmen die Masse (fest und flüssig) aus der Feststoffabteilung
jeder Hauptkammer 4a bis 4h im Augenblick der Mischung beider Phasen, fördern also
einen Teil Extrakt höherer Konzentration mit in die nächste Feststoffkammer niedrigeren
Extraktgehaltes. Zur Rückleitung der mitgeförderten Flüssigkeit in die Hauptkammer,
aus der sie stammt, sind auf den flüssigkeitsundurchlässigen Zwischenwänden 3 jeder
Hauptkammer durchgehende Stauwehre 11 von genügender Höhe angebracht, welche bezwecken,
daß der jeweils eingeschleuste Inhalt der Baggergefäße 7 in dem für ihn abgeteilten
Raum eine Zeit verbleibt und der Flüssigkeitsanteil soweit wie möglich in dem darunter
angebrachten Auffangkasten 12 und aus diesem durch eine Öffnung in jene Kammer abläuft,
aus der er stammt.
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Die einzelnen Konzentrationsstufen der Flüssigkeit in den Hauptkammern
sind streng voneinander getrennt, und der Einlauf in die Stufe nächsthöherer Konzentration
kann nur erfolgen, wenn die Auslauföffnung 16 während der Umdrehung der Trommel
den tiefsten Punkt erreicht. Ein Rückstau ist bei entsprechender Höheneinstellung
des Flüssigkeitsaustragsschöpfbechers ausgeschlossen. Aus diesem Grunde kann der
Apparat jederzeit angehalten und wieder in Gang gesetzt werden, ohne daß sich die
einzelnen Konzentrationsstufen mischen.
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Die flüssigkeitsdurchlässige Trennwand 5 jeder Hauptkammer wird durch
die dauernde Umkehrung der Durchfluß richtung offen und flüssigkeitsdurchlässig
gehalten.
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Dieser Vorgang der Rückspülung bei jeder Umdrehung wird noch verstärkt
durch die am Umfang der Trommel angebrachten Flüssigkeitstaschen 6 in jeder Hauptkammer,
die sich während der Rotation füllen und den Inhalt über die ganze Breite der waagerechten
flüssigkeitsdurchlässigen Wand 5 entleeren, diese durchfließen und außerdem den
darunter befindlichen Feststoff in seiner Kammer von oben besprühen. Während der
Drehung der Trommel wird in jeder der Hauptkammern die Feststoffmasse von dem Lösemittel
durchdrungen, zusammengeballt, und während eines entsprechenden Teiles der Drehung
rollt sie dann mit dem Lösemittel über die flüssigkeitsdurchlässige Wand über deren
ganze Breite, wobei die Flüssigkeit leichter filtriert.
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Die Trennung und Wiedervereinigung der beiden Phasen in jeder Kammer
geschieht während der Durchlaufzeit so oft, wie der Schöpfbecherinhalt in dem Inhalt
einer Hauptkammer enthalten ist. Die Durchlaufgeschwindigkeit ist also regulierbar
durch die Einstellung der Becherinhalte einerseits und durch Veränderung der Tourenzahl
der Trommel andererseits, so daß die Leistung des Apparates dem zu behandelnden
Material angepaßt werden kann.
tn der letzten Hauptkammer erfolgt
der Austrag dadurch. daß der betreffende Schopfbecher den Inhalt in die Austragsschnecke
entleert und die Trennung der Festphasen vom Extraktionsmittel durch eine dazu geeignete,
bekannte Einrichtung vollzogen wird.
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In der Zeichnung ist beispielsweise ein Schleifenkettenförderer angedeutet,
der den Trennvorgang entsprechend mit kleiner Fördergeschwindigkeit vollzieht und
zweckmäßig von der Trommel zwangläung in einzelnen Übersetzungsstufen angetrieben
wird.
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Es kann aber auch jede andere Trennmethode angewendet werden. beispielsweise
die Trennung durch Vibration vorgenommen werden.
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Das reine Extraktionsmittel wird während des regulären Betriebes
aus dem Kreislauf dem Apparat durch die Hohlwelle der Austragsschnecke mittels eines
Schöpfgefäßes etwa zur Hälfte dampfförmig, zur Hälfte abgekühlt und flüssig (z.
B. aus dem testen Rückstand zurückgewonnenen Lösemittel) zugeführt.
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Ein bogenförmiges Sieb von derselben Durchlässigkeit. wie sie die
Hauptkammermittelwand aufweist. verhindert das Mitfördern von Feststoffteilchen.
Eine am Schöpfarm angebrachte Bürste, die bei jeder Umdrehung über diese Siebfläche
streicht, hält dieses Sieb sauber.
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Für den Betrieb der Vorrichtung ist es einerlei, ob das verlangte
Lösemittel spezifisch schwerer ist als der Feststoff oder spezifisch leichter als
dieser, dies kann durch besondere Gestaltung der Trennvorrichtung 18 berücksichtigt
werden.
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Bei der Inbetriebsetzung werden die Abteilungen für das Extraktionsmittel
miteinander durch Offnung der Verbindungsventile 21 verbunden und mit Lösemittel,
das auf diese Weise alle Abteilungen ungehindert durchfließen kann, gefüllt. Das
Austragsschöpfgerät 13 wird auf die gewünschte Höhe des Flüssigkeitsstandes eingestellt
und die Schöpföffnungen aller Massetransportbagger 7 der Drehrichtung der Trommel
entgegengesetzt gestellt, so daß sie nicht fördern. Sobald Lösemittel aus dem Apparat
gefördert wird, wird der Materialeinlaßschieber22 geöffnet und die Materialkammer
der ersten Hauptkammer bis zum gewünschten Füllungsgrad beschickt. Hierauf wird
die Schöpföffnung des zugehörigen Schöpfers
so weit auf »Förderung« gestellt, bis
die Forderleistung der Einfüllschnecke mit der des Schöpfers übereinstimmt und sich
ein konstanter Materialflun. in die nächste Kammer einstellt. Dieser Vorgang wird
sinngemäß so lange wiederholt, bis alle Kammern genügend gefüllt sind. Beim Leerfahren
des Apparates wird entsprechend im entgegengesetzten Sinne verfahren.
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PATENTSPRUCHE: l. Vorrichtung zur Gegenstromextraktion von vegetabilen
oder tierischen Feststoffen, bestehend aus einer rotierenden Trommel mit mehreren
Kammern, durch die das Gut durch Schöpfwerke bewegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die nebeneinanderliegenden Kammern (4a bis 4h) durch radiale Unterteilung gebildet
sind, eine horizontale flüssigkeitsdurchlässige Wand (5), einen Schöpfer (7) mit
um 1800 verdrehbarer Offnung, der in ein zur nächsten Kammer führendes Rohr (9)
mündet, eine über die ganze Breite reichende Tasche (6) und eine Offnung (16), die
in Richtung der strömenden Flüssigkeit jeweils näher am Rand liegt, aufweisen.